(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動ローラを含む複数のローラと、前記複数のローラに張架して周回させる無端ベルトとを備えたベルト駆動装置であって、
周回中の前記無端ベルトの所定箇所に対する幅方向の位置を検出する、周回方向に対し間隔をもって配置された複数の検出装置と、
前記複数の検出装置のうち少なくとも２つの検出装置により検出された前記所定箇所の検出位置から、前記周回中の無端ベルトの幅方向の変動速度を算出する演算装置と、
前記算出された変動速度に基づいて前記無端ベルトの幅方向の位置を制御する制御装置と、
それぞれの前記検出装置によって検出した、前記無端ベルトの1周分以上にわたる前記所定箇所の位置の平均値を比較することによって、それぞれの前記複数の検出装置の前記無端ベルトの幅方向に対する相対位置を検知する位置検知装置と、
を備えたことを特徴とするベルト駆動装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記無端ベルトの幅方向の変動速度を０にすることを特徴とする請求項1に記載のベルト駆動装置。
【請求項３】
駆動ローラを含む複数のローラと、前記複数のローラに張架して周回させる無端ベルトとを備えたベルト駆動装置であって、
周回中の前記無端ベルトの所定箇所に対する幅方向の位置を検出する、周回方向に対し間隔をもって配置された複数の検出装置と、
前記複数の検出装置のうち少なくとも２つの検出装置により検出された前記所定箇所の検出位置から、前記周回中の無端ベルトの幅方向の変動量を算出する演算装置と、
前記算出された変動量に基づいて、前記複数の検出装置のうち少なくとも２つの検出装置により検出される所定箇所の幅方向の位置を同一に制御する制御装置と、
それぞれの前記検出装置によって検出した、前記無端ベルトの1周分以上にわたる前記所定箇所の位置の平均値を比較することによって、それぞれの前記複数の検出装置の前記無端ベルトの幅方向に対する相対位置を検知する位置検知装置と、
を備えたことを特徴とするベルト駆動装置。
【請求項４】
前記所定箇所は、前記無端ベルトのエッジ又は前記無端ベルト上に付した標識であることを特徴とする請求項1〜３のいずれか一項に記載のベルト駆動装置。
【請求項５】
前記演算装置は、前記複数の検出装置におけるそれぞれの検出装置の周回方向に対しての間隔と、前記無端ベルトの周回方向に対する走行速度に基づいて、それぞれの検出装置の所定箇所に対する検出タイミングを算出することを特徴とする請求項1〜４のいずれか一項に記載のベルト駆動装置。
【請求項６】
前記無端ベルトの走行速度を検出する走行速度検出装置を備えることを特徴とする請求項５に記載のベルト駆動装置。
【請求項７】
前記無端ベルトの走行速度は、前記無端ベルトの目標走行速度であることを特徴とする請求項５又は６に記載のベルト駆動装置。
【請求項８】
前記無端ベルトの走行速度は、前記それぞれの検出装置の周回方向に対する間隔と、それぞれの検出装置の所定箇所に対する検出時刻とから算出することを特徴とする請求項1〜４のいずれか一項に記載のベルト駆動装置。
【請求項９】
前記制御装置は、複数の前記変動速度又は複数の前記変動量に基づいて前記無端ベルトの幅方向の位置を制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のベルト駆動装置。
【請求項１０】
前記演算装置は、複数の前記変動速度の平均値又は複数の前記変動量の平均値をそれぞれ平均変動速度又は平均変動量とし、
前記制御装置は、前記平均変動速度又は前記平均変動量に基づいて前記無端ベルトの幅方向の位置を制御することを特徴とする請求項９に記載のベルト駆動装置。
【請求項１１】
前記演算装置は、複数の前記変動速度の平均値又は複数の前記変動量の平均値をそれぞれ平均変動速度又は平均変動量とし、前記複数の変動速度又は前記複数の変動量のうち、それぞれ前記平均変動速度又は前記平均変動量との差が所定値以上であるものを除いた平均値を、修正平均変動速度又は修正平均変動量とし、
前記制御装置は、前記修正平均変動速度又は前記修正平均変動量に基づいて前記無端ベルトの幅方向の位置を制御することを特徴とする請求項９に記載のベルト駆動装置。
【請求項１２】
前記複数の検出装置のいずれかにより検出した前記無端ベルトの所定箇所に対する幅方向の位置が基準値を超えたときは、
前記制御装置は、複数の検出装置により検出した前記無端ベルトの所定箇所に対する幅方向の位置を基準値以内とするよう制御することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のベルト駆動装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のベルト駆動装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト駆動装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置における中間転写ベルトのように、無端ベルトを周回させて無限に走行させる方式のベルト駆動装置においては、走行中の周回方向に垂直な方向である無端ベルトの幅方向の変動である蛇行を制御する必要がある。無端ベルトの幅方向の蛇行の制御方式として、ベルトを張架するローラの傾き制御して、ベルトの蛇行を制御する方式（以下、ステアリング方式）が知られている。このステアリング方式のベルト駆動装置として、無端ベルトのエッジ（幅方向の端部）位置を検出するエッジセンサを設け、その位置情報を基に、傾き動作を行うローラ（以下、ステアリングローラという。）の傾きを制御する方式がある。このベルトのエッジ位置の変動を検出する場合、ベルトの蛇行成分とベルトの製造・加工の際等に発生するベルトエッジ形状の歪み成分の両者を含んでしまう。このため、ベルトの製造・加工の際に発生するベルトのエッジ形状の歪み成分を除去する方法として、ベルト1周分のエッジ形状のデータを記憶し、エッジセンサの検出データと記憶しておいたエッジ形状のデータを比較してベルトの蛇行成分のみを抽出し、ステアリングローラの傾き動作によりベルトの蛇行量を元に戻す方法が用いられている。この方法では、ベルト１周分のエッジ形状のデータを記憶するため、多くのメモリが必要であるという問題があった。また、経時劣化などで、ベルト1周分のエッジ形状のデータが変化してしまった場合、正確なベルト蛇行成分が検出できなくなるという問題があった。
【０００３】
例えば、特許文献１においては、画像形成装置の中間転写ベルトの蛇行を抑える目的で、ベルトエッジセンサによりベルト１周分のエッジ位置の検出結果と記憶させておいたエッジ形状データを比較してベルトの蛇行成分のみを抽出し、ベルト蛇行位置を算出し、フィードバック制御することにより、ステアリングローラの傾きを動作し、ベルトを常に幅方向における基準位置で周回させる蛇行修正方法が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、電源ＯＮ時やジョブ開始時、ジョブ切り替え時に、ベルトの幅方向の位置を基準位置に戻すまでの時間を早める目的で、目標となる基準位置を複数設け、現実のベルト位置を検知して、迅速に安定走行し易い基準位置にベルトを導くように制御する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２９５９４８号公報
【特許文献２】特開２００４−７８０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている中間転写ベルトの蛇行修正方法においては、ベルトの基準位置からの微小な変位やゆっくりとした蛇行の場合には、フィードバック制御により容易にベルトの蛇行修正が行われる。しかし、画像形成装置のジョブ開始時、ジョブ切り替え時のようにベルトの基準位置からのずれが、急激であったり、大きな変動であったりした場合は、ベルトを基準位置に戻すまでの時間が掛かってしまう。このような蛇行修正中に画像形成が行われると、画像に歪みが生じたり、色ずれが生じたりしてしまう。
【０００６】
さらに、この中間転写ベルトにおいては、蛇行修正のために少なくともベルト１周分のエッジ形状データを記憶しておき、常にこのエッジ形状データとエッジセンサによる測定データとの比較によりベルトの蛇行量を算出している。この為、この中間転写ベルトはそのための記憶装置や演算装置を備えていなければならない。
【０００７】
特許文献２に開示されている中間転写ベルトの蛇行修正方法においては、ベルトを安定走行させるための基準位置を複数設けているので、大幅なベルト位置の変動に対する基準位置への復帰も比較的容易である。しかし、ベルトの基準位置への復帰中は、ベルトの蛇行が継続しており、画像形成ができず復帰のための待ち時間が発生してしまうことになる。また、この中間転写ベルトにおいても、蛇行修正のために少なくともベルト１周分のエッジ形状データの記憶や、このエッジ形状データとエッジセンサによる測定データとの比較によるベルトの蛇行量の算出は、必要であり、そのための記憶装置や演算装置を備えていなければならない点は、特許文献１に開示されている中間転写ベルトと同じである。特に、フルカラー画像形成装置のようにベルト長が長くなると、エッジ形状データを記憶するメモリも大容量が必要になってくる。さらに、ベルトのエッジ形状データを記憶していても、ベルトの掛け替えや経時劣化によりベルトのエッジ形状が変化すると、エッジ形状データを再記憶させる必要がある。
【０００８】
本発明の目的は、上記の問題点を踏まえ、無端ベルトの幅方向への蛇行を迅速に抑え、正常な周回に制御できるベルト駆動装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、駆動ローラを含む複数のローラと、前記複数のローラに張架して周回させる無端ベルトとを備えたベルト駆動装置であって、周回中の前記無端ベルトの所定箇所に対する幅方向の位置を検出する、周回方向に対し間隔をもって配置された複数の検出装置と、前記複数の検出装置のうち少なくとも２つの検出装置により検出された前記所定箇所の検出位置から、前記周回中の無端ベルトの幅方向の変動速度を算出する演算装置と、前記算出された変動速度に基づいて前記無端ベルトの幅方向の位置を制御する制御装置と、それぞれの前記検出装置によって検出した、前記無端ベルトの1周分以上にわたる前記所定箇所の位置の平均値を比較することによって、それぞれの前記複数の検出装置の前記無端ベルトの幅方向に対する相対位置を検知する位置検知装置と、を備えたことを特徴とするベルト駆動装置である。
【００１０】
好ましい本発明は、前記制御装置は、前記無端ベルトの幅方向の変動速度を０にすることを特徴とする前記ベルト駆動装置である。
【００１１】
本発明は、駆動ローラを含む複数のローラと、前記複数のローラに張架して周回させる無端ベルトとを備えたベルト駆動装置であって、周回中の前記無端ベルトの所定箇所に対する幅方向の位置を検出する、周回方向に対し間隔をもって配置された複数の検出装置と、前記複数の検出装置のうち少なくとも２つの検出装置により検出された前記所定箇所の検出位置から、前記周回中の無端ベルトの幅方向の変動量を算出する演算装置と、前記算出された変動量に基づいて、前記複数の検出装置のうち少なくとも２つの検出装置により検出される所定箇所の幅方向の位置を同一に制御する制御装置と、それぞれの前記検出装置によって検出した、前記無端ベルトの1周分以上にわたる前記所定箇所の位置の平均値を比較することによって、それぞれの前記複数の検出装置の前記無端ベルトの幅方向に対する相対位置を検知する位置検知装置と、を備えたことを特徴とするベルト駆動装置である。
【００１２】
好ましい本発明は、前記所定箇所は、前記無端ベルトのエッジ又は前記無端ベルト上に付した標識であることを特徴とする前記ベルト駆動装置である。
【００１３】
好ましい本発明は、前記演算装置は、前記複数の検出装置におけるそれぞれの検出装置の周回方向に対しての間隔と、前記無端ベルトの周回方向に対する走行速度に基づいて、それぞれの検出装置の所定箇所に対する検出タイミングを算出することを特徴とする前記ベルト駆動装置である。
【００１４】
好ましい本発明は、前記無端ベルトの走行速度を検出する走行速度検出装置を備えることを特徴とする前記ベルト駆動装置である。
【００１５】
好ましい本発明は、前記無端ベルトの走行速度は、前記無端ベルトの目標走行速度であることを特徴とする前記ベルト駆動装置である。
【００１６】
好ましい本発明は、前記無端ベルトの走行速度は、前記それぞれの検出装置の周回方向に対する間隔と、それぞれの検出装置の所定箇所に対する検出時刻とから算出することを特徴とする前記ベルト駆動装置である。
【００１７】
好ましい本発明は、前記制御装置は、複数の前記変動速度又は複数の前記変動量に基づいて前記無端ベルトの幅方向の位置を制御することを特徴とする前記ベルト駆動装置である。
【００１８】
好ましい本発明は、前記演算装置は、複数の前記変動速度の平均値又は複数の前記変動量の平均値をそれぞれ平均変動速度又は平均変動量とし、前記制御装置は、前記平均変動速度又は前記平均変動量に基づいて前記無端ベルトの幅方向の位置を制御することを特徴とする前記ベルト駆動装置である。
【００１９】
好ましい本発明は、前記演算装置は、複数の前記変動速度の平均値又は複数の前記変動量の平均値をそれぞれ平均変動速度又は平均変動量とし、前記複数の変動速度又は前記複数の変動量のうち、それぞれ前記平均変動速度又は前記平均変動量との差が所定値以上であるものを除いた平均値を、修正平均変動速度又は修正平均変動量とし、前記制御装置は、前記修正平均変動速度又は前記修正平均変動量に基づいて前記無端ベルトの幅方向の位置を制御することを特徴とする前記ベルト駆動装置である。
【００２２】
好ましい本発明は、前記複数の検出装置のいずれかにより検出した前記無端ベルトの所定箇所に対する幅方向の位置が基準値を超えたときは、前記制御装置は、複数の検出装置により検出した前記無端ベルトの所定箇所に対する幅方向の位置を基準値以内とするよう制御することを特徴とする前記ベルト駆動装置である。
【００２３】
本発明は、前記のいずれかベルト駆動装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、無端ベルトの幅方向への蛇行を迅速に抑え、正常な周回に制御できるベルト駆動装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明のベルト駆動装置は、駆動ローラを含む複数のローラと、前記複数のローラに張架して周回させる無端ベルトとを備えたベルト駆動装置であって、周回中の前記無端ベルトの所定箇所に対する幅方向の位置を検出する、周回方向に対し間隔をもっては位置された複数の検出装置を備えている。この検出装置は、例えばベルトのエッジ部を測定するエッジセンサである。その他にも、ベルトの所定箇所が検出できれば、ベルトの中央部やエッジ付近などに付した標識の位置を測定するＣＣＤセンサや他の位置検出手段でもよい。また、所定箇所は、無端ベルトのエッジでも中央でも、無端ベルトの裏側でもよいが、少なくとも２つのセンサによりその位置が検出できるベルトの特定の箇所である。複数の検出装置は、少なくとも２つの検出装置がベルトの周回方向に対して間隔を置いて配置され、無端ベルトが張架された複数のローラ間を周回しながら走行しているときに、無端ベルトの同じ所定箇所の幅方向の位置を、時間差をもって検出できるようになっている。
【００２６】
そして、本発明のベルト駆動装置は、前記複数の検出装置のうち少なくとも２つの検出装置により検出された前記所定箇所の検出位置から、前記周回中の無端ベルトの幅方向の変動速度を算出する演算装置と、前記算出された変動速度に基づいて前記無端ベルトの幅方向の位置を制御する制御装置とを備えている。演算装置は、少なくとも２つの検出装置により検出された無端ベルトの所定箇所の位置情報から無端ベルトの幅方向の変動速度、又は無端ベルトの所定箇所が少なくとも２つの検出装置の間を走行する間の変動量を算出する。そして、制御装置は、この変動速度、又は変動量に応じて無端ベルトの幅方向の位置を制御する。好ましい制御方法としては、無端ベルトの幅方向の変動速度又は変動量を０にすればよい。すなわち、制御装置は、少なくとも２つの検出装置により検出される走行中の無端ベルトの所定箇所の幅方向の位置を同一に制御する制御を行う。
【００２７】
好ましい本発明における演算装置は、複数の検出装置におけるそれぞれの検出装置の周回方向に対しての間隔と、無端ベルトの周回方向に対する走行速度に基づいて、それぞれの検出装置の所定箇所に対する検出タイミングを算出することができる。ここで、無端ベルトの走行速度は、前記無端ベルトの目標走行速度、すなわち設計走行速度であってもよい。なお、この設計走行速度は、複数あってもよく、そのときは、周回操作において選択された走行速度を用いればよい。また、演算装置は、検出装置の周回方向に対する配置間隔とそれぞれの検出装置により検出された所定箇所に対する検出時刻とから、無端ベルトの周回方向に対する走行速度を算出してもよい。
【００２８】
制御装置は、演算装置により算出された複数の変動速度又は複数の変動量に基づいて無端ベルトの幅方向の位置を制御することができる。演算装置は、複数の変動速度の平均値又は複数の変動量の平均値をそれぞれ平均変動速度又は平均変動量とし、制御装置は、この平均変動速度又は平均変動量に基づいて無端ベルトの幅方向の位置を制御することもできる。さらに、それぞれ平均変動速度又は平均変動量との差が所定値以上である変動速度又は変動量をノイズとみなして除去し、ノイズとみなして除去した後の複数の変動速度又は複数の変動量の平均値を、修正平均変動速度又は修正平均変動量として算出し、制御装置は、この修正平均変動速度又は修正平均変動量に基づいて無端ベルトの幅方向の位置を制御することもできる。
【００２９】
本発明のベルト駆動装置は、複数の検出装置の無端ベルトの幅方向に対する相対位置を検知する位置検知装置を備えることが好ましい。複数の検出装置で無端ベルトの同じ所定箇所の無端ベルトの幅方向に対する相対位置を測定するためには、それぞれの検出装置の無端ベルトの幅方向に対する相対位置が明確でなければならない。装置設計上は、それぞれの検出装置は所定位置に配置されているので問題ないが、それぞれの検出装置が互いに相対移動した場合に備え、複数の検出装置の無端ベルトの幅方向に対する相対位置を検知する位置検知装置を備えることが好ましい。位置検知装置は、それぞれの検出装置によって検出した、無端ベルトの1周分以上にわたるエッジ又は無端ベルト上に付した標識の位置の平均値を比較することによって、それぞれの検出装置の相対位置を検知するができる。
【００３０】
本発明ベルト駆動装置は、複数の検出装置のいずれかにより検出した無端ベルトの所定箇所に対する幅方向の位置が基準値を超えたときは、制御装置は、複数の検出装置により検出した無端ベルトの所定箇所に対する幅方向の位置を基準値以内とするよう制御することが好ましい。通常の制御では、いずれかの検出装置により検出した無端ベルトの所定箇所に対する幅方向の位置が基準値を超えることはないが、無端ベルトの蛇行による幅方向の移動が累積されてくると、無端ベルトが走行中に設計上の基準位置から大きくずれてしまうことがある。このような場合には、例えば画像形成装置の中間ベルトのような場合、無端ベルトの遊びしろを超えて画像形成することになる恐れがある。これを防ぐために、無端ベルトの幅方向のずれが、一定の基準値を超えた場合は、無端ベルトを強制的に設計上の基準位置又は基準範囲内などに移動させる制御を行うことが好ましい。
【００３１】
上述の本発明のベルト駆動装置のいずれかを備えた、例えば中間転写ベルト駆動装置などに適用した画像形成装置は、好適な画像形成ができる。特にタンデム型のフルカラー画像形成装置のように中間転写ベルト上に、時間差を持って各色の画像を重ね合わせていく構造の画像形成装置では、中間転写ベルトの幅方向の蛇行に対する制御が厳しく要求されるので、本発明のベルト駆動装置の使用は好適である。
【００３２】
（実施の形態）
本発明の具体的な実施の形態を、図面を参照して説明する。  
図１は、本発明のベルト駆動装置の一種である画像形成装置における中間転写ベルト駆動装置を示している。図1において、無端ベルトからなる中間転写ベルト1が駆動ローラ2、ステアリングローラ3、斥力ローラ4、従動ローラ5により、所定の張力を持って張架されている。中間転写ベルト1上には、そのベルト走行方向Xに沿って、イエロー（Y）、シアン（C）、マゼンタ（M）、ブラック（K）の各色に対応した感光体ドラム6、7、8、9が順に配設されている。斥力ローラ4に対向して二次転写ローラ11が配設されている。
【００３３】
中間転写ベルト1の走行経路上には、2つのエッジセンサ14、15が配置され、中間転写ベルト1のエッジ位置を検出できるようになっている。図1においては、駆動ローラ2の下流の駆動ローラ2と斥力ローラ4の間に配置されているが、2つのエッジセンサ14、15の配置はこの位置に限るものではありない。但し、2つのエッジセンサ14、15は、中間転写ベルト1の同じ側のエッジ位置を検出できるように配置する。
【００３４】
この実施例の中間ベルト駆動装置を備えた画像形成装置を用いて、カラー画像を形成する場合の動作手順について説明する。画像形成装置がスタートボタンの押下、もしくはプリント指示を受け付けると、感光体ドラム6、7、8、9、中間転写ベルト1、二次転写ローラ11がほぼ等しい速度で回転を開始する。そして、感光体ドラム6、7、8、9上にそれぞれの画像情報に対応した各色の画像が書き込まれ、これらの各色の画像は中間転写ベルト1に1次転写される。同時に、記録紙13が給紙トレイ、もしくは手差しトレイから搬送され、中間転写ベルト1上に形成された画像が二次転写ローラ11と斥力ローラ4に差し掛かるのと同じタイミングで、用紙の画像形成部が二次転写ローラ11と斥力ローラ4の間に到達する。そして、二次転写ローラ11と斥力ローラ4の間で、中間転写ベルト1上の画像が記録紙に二次転写される。
【００３５】
このような一連の画像形成動作において、中間転写ベルト1が幅方向（中間転写ベルト1の周回方向と直交する方向）に移動する、いわゆる蛇行が発生すると、各色の画像がそれぞれ感光体ドラム6、7、8、9から中間ベルト1上に１次転写される際、各色の画像の位置に相対的なずれが生じ、これが出力画像の色ずれや色むらとなって現れる。そこで、本発明の中間転写ベルト駆動装置には、この中間転写ベルト1の蛇行を修正すべく、ステアリングローラ3を傾ける構成が組み込まれている。
【００３６】
中間転写ベルト1が超過されているローラ間を周回しながら走行している場合、エッジセンサ14、15は中間転写ベルト1のエッジを常に検出し、そのエッジ位置に応じたアナログ信号を出力する。そのアナログ信号を基にして、ステアリングモータ16が駆動し、偏心カム17を回転させる。偏心カム17は、回転にともなってステアリングロッド１８の一端を上下移動させる。ステアリングロッド１８は、中央部付近に支点を持つ梃子棒のようになっており、他端がステアリングローラ３のエッジセンサ14、15が配置されていると同じ側の一方の軸の軸受けを兼ねている。そして、ステアリングロッド１８の一端が上下移動すると、他端に結合しているステアリングローラ３の一方の軸が、一端と逆方向に上下移動する。ステアリングローラ３の他方の軸は移動しない軸受けに結合されているので、ステアリングローラ３の一方の軸が上下移動すると、ステアリングローラ３が他のローラに対して相対的に傾斜し、中間転写ベルト1の蛇行状態が変化する。
【００３７】
図１の構成の場合、中間転写ベルト1は矢印Ｘ方向に周回しており、ステアリングロッド１８に結合しているステアリングローラ３の一方の軸が矢印Ｙ方向に移動すると、走行中の中間転写ベルト1には紙面の奥側に移動する力が加わる。ステアリングロッド１８に結合しているステアリングローラ３の一方の軸が矢印Ｚ方向に移動すると、走行中の中間転写ベルト1には紙面の手前側に移動する力が加わる。
【００３８】
実施例1においては、この作用を利用して、エッジセンサ14、15により検出したエッジの蛇行量に相当する量だけ中間転写ベルト1を逆方向に移動する力を加えるように、ステアリングローラ３の一方の軸を移動させて軸を傾斜させる。これにより、蛇行の応力とステアリングローラ３傾斜による応力が釣り合い、中間転写ベルト1は、幅方向における移動速度が０となり、その時点で蛇行を停止して正常に周回する。
【００３９】
図２には、このような本発明のベルト駆動装置と、従来のベルト駆動装置におけるベルト幅方向の変位と変動速度の制御状態を示した。図２において、横軸は、ベルトが走行する時間であり、縦軸は下図はベルトのエッジ部の所定位置の幅方向の位置を表しており、上図はベルトのエッジ部の所定位置の幅方向の変動速度を表している。実線が本発明のベルト駆動装置における所定位置の動きであり、破線が従来のベルト駆動装置の動きを示している。
【００４０】
まず、ベルト幅方向の位置の変動について説明する。時間ｔ０においてベルト駆動装置の駆動を開始すると、ベルト幅方向位置Ｘは、Ｘ１であった。ベルト駆動装置の設計上の基準位置は、Ｘ０であるが、駆動開始時等には、基準位置Ｘ０からずれてしまうことが多い。
【００４１】
そこで、ベルト駆動装置は、エッジセンサによって時間ｔ１までにベルト幅方向位置Ｘ１を検知する。従来のベルト駆動装置であれば、破線に示すように時間ｔ２まで掛かって基準位置Ｘ０にもどし、ここでベルトが安定して走行するように制御する。そして、ベルトの幅方向の位置は時間ｔ１からｔ２までは、Ｘ１からＸ０まで移動（蛇行）している。このため、この期間は、画像形成ができない待ち時間となる。これをベルト幅方向の変動速度を表す上図で説明すれば、ベルトは幅方向の位置は基準位置からずれていても変動速度は０である。しかし、従来のベルト駆動装置は、エッジ位置を測定しており、エッジ位置の幅方向の変動速度を測定していない。この為、ベルトは幅方向の位置を基準位置に戻すために、速度ｖ１で時間ｔ１からｔ２までベルトを移動（蛇行）させることになる。このベルトの移動期間は、ベルト駆動装置を画像形成などに使用できないことになる。
【００４２】
一方、本発明のベルト駆動装置においては、時間ｔ１からｔ２までの間に２つのエッジセンサによって、ベルト幅方向位置の変動がないことを検知する。ベルト幅方向位置の変動がなければ、その時点でベルトは、蛇行せずに正常に周回していると判断し、画像形成等のジョブが可能となる。一般に、ベルトは端部にある程度の余裕を有しており、ベルト駆動装置運転開始や、ジョブ切替の衝撃などによるベルト位置の変動に対しては、十分にその余裕の範囲に入る変動である。本発明のベルト駆動装置においては、この特性を利用して、設計上の基準位置に拘らず、ベルトが蛇行せずに安定走行することができるまでの時間を最小限としている。ベルト幅方向の変動速度を表す上図を見れば分かるように、ベルト幅方向の変動速度が０であるときにベルトは正常に周回しているので、時間ｔ１から本発明のベルト駆動装置を正常に使用できることが分かる。
【００４３】
なお、図に示した例では、従来のベルト駆動装置における時間ｔ１からｔ２までと、本発明のベルト駆動装置における時間ｔ１からｔ２までとを同じと仮定したが、本発明のベルト駆動装置においては、エッジセンサを２つ配置しており、この配置間隔を狭くすることにより、ベルトの蛇行の有無をさらに短い時間で検知することができる。
【００４４】
次に、ベルト駆動装置稼働中になんらかの原因で、ベルトが蛇行しだしたときの動作について説明する。図２における時間ｔ３においてベルトの蛇行が始まり、時間ｔ３からｔ４までにこの蛇行を検知したとする。従来のベルト駆動装置においては、蛇行を検知した時間ｔ４から蛇行を食い止め、さらにベルト幅方向変動位置Ｘ２からＸ０まで移動（蛇行）させようとする。この為、ベルト幅方向の変動速度をｖ２からまでｖ１まで変化させる制御を行い、そのままベルト幅方向変動位置Ｘ２からＸ０まで移動する時間ｔ５まで待つ。この時間ｔ４からｔ５まではベルトが幅方向に変動速度ｖ１で移動しており、ベルト駆動装置としては使用できない。
【００４５】
一方、本発明のベルト駆動装置においてベルトが蛇行しだしたときに、時間ｔ３からｔ４までにこの蛇行を検知したとする。本発明のベルト駆動装置においては、ベルトの蛇行速度、又は２つのエッジセンサによって検知されるベルトの所定位置の幅方向の位置ズレ量を検知する。図２においては、上図のベルト幅方向の変動速度ｖ２、又は時間ｔ３からｔ４までに下図のベルト幅方向変動位置Ｘ１からＸ３までの移動を検知する。そして、時間ｔ４においてベルト幅方向の変動速度を０となるように、あるいはベルト幅方向変動位置がＸ３で停止するように、ステアリング装置を制御する。この場合は、時間ｔ４からベルト駆動装置の正常運転が可能となり、すぐに画像形成等が実行できる。
【００４６】
図３は、本発明のベルト駆動装置の制御ブロック図である。これに対し、図８は従来のステアリング方式のベルト駆動装置の制御ブロック図である。本発明のベルト駆動装置について説明する前に、図８を用いて、従来のステアリング方式のベルト駆動装置の制御について説明する。
【００４７】
従来のステアリング方式のベルト駆動装置では、１つのエッジセンサの情報に基づいて、ベルトの位置制御を行っていた。このため、ベルトの幅方向の位置制御を行う構成として、前述したステアリングモータ、ステアリングローラ、エッジセンサの３つのメカ機構と、主に制御部、モータドライバ、A／D変換器、演算部、記憶部のコントローラより構成されている。制御部は、その入力情報であるベルトの幅方向の目標位置とエッジセンサからの情報である現実の位置との変動量を比較し、ベルトの変動量に対応したステアリング量（ステアリングモータのステップ数）をモータドライバに対して出力する。これに対して、モータドライバは制御部からの制御情報に従って、ステアリングモータを駆動し、この駆動によりステアリングローラの傾き角度θ（ｔ）を制御する。
【００４８】
一方、エッジセンサでは、ベルトのエッジ位置を検出し、そのエッジ位置に対応したアナログ値E（ｔ）を出力する。ここで問題となるのは、このE(t)に含まれる情報の内容である。中間転写ベルトのエッジ部が平坦であれば、このE(t)はベルトエッジの位置変動と等しいものとなり、制御システムは簡単な構成でよい。しかし、現実には、中間転写ベルトのエッジは、製造上、および加工上凹凸が発生している場合が多い。そのため、エッジセンサ出力E（ｔ）は、ベルト蛇行による位置変動量W(t)とベルトエッジ形状データであるP(t)が加算されたものとなる。
【００４９】
エッジセンサ出力はA／D変換器に入力され、アナログ信号からデジタル信号に変換される。通常は、アナログ信号に含まれるノイズ成分を除去するために、複数回のA／D変換されたデジタル信号値を平均して平準化してエッジセンサ出力E(t)としている。
【００５０】
記憶部はエッジ形状データをあらかじめ記憶しておくもので、前述したようにエッジセンサ出力E(t)は、ベルト蛇行による位置変動量W(t)とベルトエッジ形状データであるP(t)から構成されているので、ベルトの蛇行を精度良く制御するためには、エッジセンサ出力E(t)からベルトエッジ形状データP（ｔ）成分を除去して、位置変動量W(t)成分のみを目標位置と比較する必要がある。そのため、記憶部にあらかじめベルト1周分のエッジデータP(t)を記憶しておき、エッジセンサ出力E(t)から所定のベルト位置のエッジ形状データを減算して、目標位置と比較している。
【００５１】
さらに、問題となるのは、このベルト位置の記憶である。特に大型の機械となると、中間転写ベルトの長さも長く、膨大なメモリの容量を使用する。また、揮発性メモリに記憶させた場合、電源のOFFでデータが消滅してしまい、電源ON後には常に再取得する必要がある。画像形成装置ではエラーで停止した際のデータや累積プリント枚数等、不揮発性メモリに記憶しておかなければならないデータが多数あるため、ベルトの位置情報を不揮発性メモリに記憶させる余裕がある場合は少ない。不揮発性メモリ容量を増やして対応するとそれだけ基板面積の増加やコスト増につながってしまう。
【００５２】
また、この制御方式は、目標となるベルトの位置と現実に測定された位置を比較して制御している、位置フィードバック制御である。位置フィードバック制御は、常にベルトの位置が目標位置となるように制御を行うものであり、少しでもベルト位置がずれれば、目標位置に戻している。このため、ベルトが幅方向に変動していることが多く、ベルトの幅方向の位置が安定するまでに時間がかかってしまう可能性があり、この変動によって、かえって画像形成装置などに色ずれを発生させてしまう可能性がある。例えば、中間転写ベルトが目標位置から+100μmの位置を維持しながら走行していたとする。この状態では、蛇行速度は0μm/sであり、色ずれは発生しない。しかし、ここで位置フィードバック制御がなされ、ベルトを目標位置に戻そうとして-100μmだけ移動させることになり、逆に蛇行してしまうという問題がある。
【００５３】
さらに、従来のベルト駆動装置においては、ベルトの交換時は勿論、ベルトの経時劣化や、メンテナンスによる取り外しなどで形状が少しでも変化すると、ベルト蛇行による位置変動量を正確に得られないこととなり、エッジ形状データの再記憶が必要となる。
【００５４】
図３は、従来のベルト駆動装置の制御ブロック図である図８に対応する、本発明のベルト駆動装置の制御方法について説明した制御ブロック図である。本発明のベルト駆動装置においては、ベルトエッジセンサを2つ使用して、ベルト位置の変動速度を制御する速度フィードバック制御、又はベルト位置の変動量を制御する変動量フィードバック制御を行っている。ステアリング制御を行う構成として、ステアリングモータ、ステアリングローラ、２つのエッジセンサ14と15のメカ機構と、制御部、A/D変換器、算出部、演算部のコントローラを備えている。
【００５５】
本発明のベルト駆動装置においては、入力情報はベルトの目標蛇行速度（蛇行速度とは、ベルトの幅方向の変動速度を言う。）、又は所定時間内のベルトの位置変動量であり、すなわち蛇行速度又は位置変動量を０とすることである。目標蛇行速度による制御方式で説明すると、制御部では、この目標蛇行速度（通常、目標蛇行速度は０である。）と周回しているベルトの蛇行速度を比較して、ベルトの蛇行速度に対応したステアリング量（ステアリングモータのステップ数）をモータドライバに対して出力する。これに対して、モータドライバは制御部からの制御情報に従って、ステアリングモータを駆動し、この駆動によりステアリングローラの傾き角度θ（ｔ）が制御される。
【００５６】
一方、２つエッジセンサ14、１5では、ベルトの所定箇所であるの同一のエッジ位置を検出し、そのエッジ位置に対応したアナログ出力値E1（ｔ）、E2（ｔ）を出力する。前述したように、このエッジセンサ出力はベルト蛇行による位置変動量W(t)とベルトエッジ形状データであるP(t)が加算されたものとなるため、ある所定の時間ｔにおける、ベルト周回方向に対して上流側にあるエッジセンサ14の測定したエッジ位置E1（ｔ）は、
Ｅ１（ｔ）＝Ｗ（ｔ）＋Ｐ（ｔ）  ・・・・・・（１）
式（１）で表される。
【００５７】
ここで、中間転写ベルトのエッジ形状データP(t)成分に着目すると、ベルト上のある1点がエッジセンサ14を通過してから、エッジセンサ15に到達する時間をτ秒とすると、エッジセンサ15の出力E2（ｔ）は、
Ｅ２（ｔ）＝Ｗ（ｔ）＋Ｐ（ｔ−τ）  ・・・・・・（２）
式（２）で表される。
【００５８】
算出部では、A／D変換器に入力されるエッジセンサのデータ取得タイミングを決定している。エッジセンサ14と１５のアナログ出力はA／D変換器に常時入力されつづけているが、このアナログ値に対して、A／D変換を行うタイミングを指示するものである。このタイミングは、エッジセンサ14のデータを取り込むタイミングをt1とすると、エッジセンサ15のデータを取り込むタイミングをt1からτ秒後となるように、A/D変換器に命令する。このようにしてエッジセンサ14で取得されたアナログ値のデータは、
Ｅ１（ｔ１）＝Ｗ（ｔ１）＋Ｐ（ｔ１）  ・・・・・・（３）
となり、同様にエッジセンサ15で取得されたアナログ値のデータは、
Ｅ２（ｔ１＋τ）＝Ｗ（ｔ１＋τ）＋Ｐ（ｔ１）  ・・・・・・（４）
となる。
【００５９】
そして、A/D変換器で、この取得データをデジタル値に変換する。デジタル値に変換されたE1(T1)、E2(T2+τ)は、A/D変換器から演算部へと出力され、演算部により蛇行速度を算出する。この蛇行速度を目標速度（＝０）と比較することにより速度フィードバック制御を行うことができる。また、変動量フィードバック制御を行う場合は、E1(T1)とE2(T2+τ)とを直接比較して、この差が０となるように制御すればよい。なお、詳細な蛇行速度の算出方法については後述する。
【００６０】
本発明のベルト駆動装置においては、従来のベルト駆動装置に必要だったエッジ形状データの記憶が不要となり、メモリ容量の消費を抑えることができます。また、エッジ形状データＰ（ｔ）を制御に使用していないため、エッジ形状が計時劣化やメンテナンスによる取り外しなどによって変化しても、２つのエッジセンサの出力は常に最新のエッジ情報を含んでおり、ベルトの蛇行速度や測定時点内での変動量を正確に得ることができる。
【００６１】
また、速度フィードバック制御、又は変動量フィードバック制御を行うため、蛇行速度、又は測定時点内での変動量が０であれば、操作量は０となりまする。例えば、ベルトが基準位置から幅方向に+100μmずれた位置を維持しながら走行していた場合、蛇行速度及び測定時点内での変動量は、０μm/s、０μmであり、そのままの状態を維持するように制御している。このため、従来のベルト駆動装置において必要であった+100μmのずれを戻すための時間は必要とせず、このまま正常な運転ができる。
【００６２】
すなわち、本発明のベルト駆動装置においては、ベルト蛇行による画像形成装置の色ずれ等を防ぐためには、ベルトの蛇行速度が０であれば（その時点でベルトが幅方向に変動していなければ）良く、常にベルトが目標となる位置にいる必要はないことを利用している。なお、画像形成装置などに使用されるベルト駆動装置においては、ベルトの端部付近は画像形成に使用せず、遊びしろとしているので、通常のベルト走行中の蛇行幅では、この遊びしろの範囲内に入っており、ベルトが基準位置から相対的にずれて走行していても問題は発生しない。
【００６３】
図４は、図１に示した本発明のベルト駆動装置におけるエッジセンサ14、15の周辺を拡大した図である。図５は、本発明のベルト駆動装置における演算装置のデータ取得の流れについて説明したフローチャートである。
【００６４】
図４において、エッジセンサ14と15の間の距離をa[mm]とし、ベルト1の走行速度（周回速度）をb[mm/s]とすると、ベルト1の任意の箇所である1点がセンサ14を通過してからセンサ15を通過するまでの時間τは、
［τ＝a/b］  で表される。
【００６５】
そこで、演算装置では、エッジセンサ14と15の間の距離a、及びベルト1の走行速度bを事前に記憶しておき、図５に示すように、ステアリング制御を開始すると共に、エッジセンサ14による位置データを取得し、τ＝a/bを求め、時間τ経過したことを確認して、時間τ後にエッジセンサ15により位置データを取得する。これにより、ベルト上の同じ箇所の位置データがエッジセンサ14と15によって取得できる。
【００６６】
この際、ベルト速度bは、ベルト駆動装置におけるベルト速度の設計速度を用いても良いし、実際にベルト速度を検出する速度センサやにエンコーダなどの速度検出装置を有している場合は、その検出結果を用いてもよい。演算装置では、センサ14のA/D変換を行うタイミングt1を任意に設定し、センサ15にはｔ１+τにA/D変換を行うよう指示すればよい。この動作は、エッジセンサが作動している間、つまりステアリング制御を行っている間、常に繰り返している。
【００６７】
図６は、本発明のベルト駆動装置における演算装置によるベルト蛇行速度の演算について説明したフローチャートである。前述したように、センサ14のアナログ出力を時間t1においてA/D変換を行った場合、その結果は、上述の式（３）で表され、センサ15のアナログ出力を時間ｔ１+τにおいてA/D変換を行った場合の結果は、式（４）で表される。
そこで、時間τの間のベルト蛇行による位置変動量は、センサ15のA/D変換値Ｅ２（ｔ１＋τ）からセンサ14のA/D変換値Ｅ１（ｔ１）を減算して、
Ｅ２（ｔ１＋τ）−Ｅ１（ｔ１）
＝｛Ｗ（ｔ１＋τ）＋Ｐ（ｔ１）｝−｛Ｗ（ｔ１）＋Ｐ（ｔ１）｝
＝Ｗ（ｔ１＋τ）−Ｗ（ｔ１）  ・・・・・・・・・・・・・・・（５）
として表される。
【００６８】
時間τの間のベルト蛇行による位置変動量は、エッジセンサの出力からベルトエッジ形状データが除去され、時間τの間のセンサ14とセンサ15の位置におけるベルト蛇行による位置変動量として、式（５）で表される。そこで、この時間τの間のベルト蛇行による位置変動量を時間τで除算することにより、時間t1からt1＋τにおける蛇行速度ｖ（ｔ１）は、
ｖ（ｔ１）＝｛Ｗ（ｔ１＋τ）−Ｗ（ｔ１）｝／τ  ・・・・・・・（６）
として表される。本発明のベルト駆動装置においては、この蛇行速度ｖ（ｔ１）を０となるように制御すればよい。
【００６９】
速度フィードバック制御の制御周期に対して、十分速い周期でセンサ出力の演算が行える場合、複数のセンサ出力から算出した蛇行速度を平均化して、平均蛇行速度を算出することで、センサに対するノイズ等による誤動作を防ぐことが可能となる。例えば、制御周期間に5回のセンサによデータ取得及び蛇行速度演算が行う場合の、演算装置による平均蛇行速度の算出フローを図７に示した。
【００７０】
図７に示す演算装置の演算フローチャートにおいては、エッジセンサ14のデータ取得タイミングを、それぞれｔ１〜ｔ５とし、式（６）に従って、蛇行速度ｖ（ｔ１）、ｖ（ｔ２）、ｖ（ｔ３）、ｖ（ｔ４）、ｖ（ｔ５）を算出し、これら５つの蛇行速度の平均を蛇行速度ｖ（ｔｎ）として算出している。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明のベルト駆動装置は、例えば、画像形成装置の中間転写ベルトとして有効に利用できる。また、画像形成装置の記録媒体搬送装置やその他のベルトによる搬送装置で幅方向の制御が必要な装置に有効に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明のベルト駆動装置の構成図
【図２】ベルトの幅方向の変位及び変動速度を表すグラフ
【図３】本発明のベルト駆動装置の制御ブロック図
【図４】エッジセンサの拡大図
【図５】演算装置によるデータ取得のフローチャート
【図６】演算装置の演算フローチャート
【図７】演算装置による５回の取得データを平均化する演算のフローチャート
【図８】従来のステアリング方式のベルト駆動装置の制御ブロック図
【符号の説明】
【００７３】
１    中間転写ベルト（無端ベルト）
２    駆動ローラ
３    ステアリングローラ
４    斥力ローラ
５    従動ローラ
６    感光体ドラム（イエロー）
７    感光体ドラム（シアン）
８    感光体ドラム（マゼンタ）
９    感光体ドラム（ブラック）
１０    駆動モータ
１１    二次転写ローラ
１３    記録紙（記録媒体）
１４    エッジセンサ（検出装置）
１５    エッジセンサ（検出装置）
１６    ステアリングモータ
１７    偏芯カム
１８    ステアリングロッド
【図１】
0005146130.tif 000002
【図２】
0005146130.tif 000003
【図３】
0005146130.tif 000004
【図４】
0005146130.tif 000005
【図５】
0005146130.tif 000006
【図６】
0005146130.tif 000007
【図７】
0005146130.tif 000008
【図８】
0005146130.tif 000009